虚拟化技术包括哪些
1.平台虚拟化包括计算机和操作系统的虚拟化。主要分为两类：服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化通过优先级划分和资源隔离实现服务器资源的最佳利用。
2.资源虚拟化侧重于虚拟化特定的计算资源，以更好地管理和分配这些资源，提高硬件利用率和灵活性。
3.应用程序虚拟化包括模拟和仿真等技术，旨在简化应用程序的部署和维护。
虚拟化允许应用程序在不同的环境中运行，而不受底层硬件或操作系统的限制。
4.演示虚拟化。
这种虚拟化技术与应用程序虚拟化类似，只不过表示层虚拟化涉及的应用程序运行在服务器上，用户通过客户端设备与其进行交互，这提供了数据安全性和管理的易用性。
什么是虚拟化技术？虚拟化技术有哪些分类和方法？
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我们先来看看什么是虚拟化技术，它的分类和方法。
如今，发达国家在设计、生产和加工技术方面已达到显着的自动化水平。
他们的产品设计通常采用CAD、CAM、CAE和计算机模拟方法，公司管理也采用科学化、规范化的管理方法。
意味着目前主要是从生产系统的自动化中寻找出路，提出了一些新的生产系统，如敏捷制造、同步建造、计算机集成生产系统等。
虚拟机大规模部署到成功案例的出现，越来越多的制造企业开始关注虚拟化技术为优化IT基础设施、促进业务创新提供的启示，希望将其与业务结合起来想办法掌握新技术，融入先进的生产体系和先进的生产模式。
虚拟化目前在制造信息化方面的应用主要表现在IT集成和节省成本方面，而在其他方面却很少，由于虚拟化技术的特点，其应用价值可以在远程办公、虚拟制造等制造行业中得到应用。
工业控制所有相关领域均可体现。
本文主要回顾了虚拟化技术及其在制造业中的应用现状，提出了虚拟化在制造业中的应用框架，并为相关人员介绍了该领域的应用研究进展和发展趋势。
1虚拟化技术虚拟化是指创建运行程序或软件所需的执行环境。
使用虚拟化技术后，程序或软件的执行不再拥有对底层物理计算资源的独占访问权，其底层影响可能与之前运行的计算机结构完全不同。
虚拟化的主要目的是简化IT基础设施和资源的管理方式。
虚拟化的消费者可以是最终用户、应用程序、操作系统、访问资源或与资源交互相关的其他服务。
由于虚拟化可以减少消费者和资源之间的耦合，消费者不再依赖于资源的具体实现。
因此，可以通过手动、半自动或通过服务级别协议（SLA）等方式来实现资源管理。
1.1虚拟化的分类从虚拟化的目的来看，虚拟化技术主要分为以下几类：（1）平台虚拟化（PlatformVirtualization），即针对计算机和操作系统的虚拟化，分为服务器虚拟化和桌面虚拟化。
服务器虚拟化是一种虚拟化模型，它通过确定资源优先级并将服务器资源分配给最需要的工作负载，减少为各个工作负载峰值保留的资源，从而简化管理并提高效率。
桌面虚拟化是一种提高人们对计算机的控制能力，降低计算机使用复杂度，为用户提供更加方便易用的操作环境的虚拟化模式。
平台虚拟化主要通过CPU虚拟化来实现，内存虚拟化和I/O接口虚拟化。
（2）资源虚拟化（ResourceVirtualization），针对特定计算资源的虚拟化，如存储虚拟化、网络资源虚拟化等。
存储虚拟化是指将操作系统有机地分布在多个内部和外部存储器之间，并将两者结合起来形成虚拟存储器。
网络资源虚拟化最典型的例子是网格计算，它使用虚拟化技术来管理网络上的数据，并将其以动态的方式呈现给用户和应用程序，同时提供对基础设施的简化共享和访问。
目前，一些研究人员提出使用软件代理技术来虚拟化计算机网络资源，例如Gaia、NetChaser[21]和SpatialAgent。
（3）应用虚拟化（ApplicationVirtualization），它包括仿真、仿真、解释技术等。
Java虚拟机通常在应用层进行虚拟化。
基于应用层的虚拟化技术存储了用户个人计算环境的配置信息，可用于在任何计算机上重现用户的个人计算环境。
服务虚拟化是近年来的研究热点。
服务虚拟化可以让业务用户按需快速构建应用需求，通过服务聚合，可以屏蔽服务资源使用的复杂性，让用户更容易直接映射业务需求。
到虚拟服务。
现代软件架构及其配置的复杂性阻碍了软件开发生命周期。
通过在应用层建立虚拟化模型，可以提供最佳的开发、测试和运行环境。
(4)表示层虚拟化。
应用程序与应用程序虚拟化类似，但不同的是，在表示层虚拟化中，应用程序运行在服务器上，客户端只显示应用程序的UI界面和用户操作。
表示层虚拟化软件主要包括MicrosoftWindowsRemoteDesktop（包括终端服务）、CitrixMetaframePresenterServer、SymantecPcAnywhere等。
1.2虚拟化方法一般来说，虚拟化主要是指平台虚拟化，通过控制程序隐藏计算平台的实际物理特征，为用户提供一个抽象、统一、模拟的计算环境。
通常，虚拟化可以通过指令级虚拟化和系统级虚拟化来实现。
1.2.1指令级虚拟化方法实现指令集级虚拟化，即将特定硬件平台上的二进制代码转换为另一个平台上的二进制代码，以实现不同指令集之间的兼容性，也称为“二进制翻译”。
二进制翻译是通过模拟实现的，即在一个具有一定接口和功能的系统上，实现另一个具有不同接口和功能的系统。
二进制翻译的软件方法可以通过解释执行、静态翻译和动态翻译三种方式来实现。
近年来，二进制翻译系统的研究主要集中在编译和自适应优化方面。
由于动态翻译和执行过程的时间开销主要包括四个部分：磁盘访问开销、存储访问开销、翻译和优化。
target代码执行开销，因此要提高二进制翻译系统的效率，我们主要应该减少后三个方面的开销。
目前，典型的二进制翻译系统主要有Daisy/BOA、Crusoe、Aeries、IA-32EL、Dynamo动态优化系统和JIT编译技术。
1.2.2系统级虚拟化方法系统虚拟化是在一台物理机上虚拟出多个虚拟机。
从系统架构来看，虚拟机监视器（VMM）是整个虚拟机系统的核心。
它负责资源规划、分配和管理，确保多个虚拟机可以运行多个客户操作系统，同时相互隔离。
彼此。
系统级虚拟化通过CPU虚拟化、内存虚拟化和I/O虚拟化来实现。
(1)CPU虚拟化CPU虚拟化为每个虚拟机提供一个或多个虚拟处理器。
多个虚拟处理器在任何给定时间共享物理处理器。
VMM必须合理地为每个虚拟CPU分配时间片，并维护所有虚拟CPU的状态。
当虚拟CPU时隙用完并需要更换时，必须保存当前虚拟CPU的状态和调度的虚拟CPU的状态。
虚拟CPU必须加载到物理CPU中。
X86的主要CPU虚拟化方式包括：动态二进制翻译、半虚拟化和预虚拟化技术。
为了弥补处理器虚拟化的缺点，现有的虚拟机系统采用硬件辅助虚拟化技术。
CPU虚拟化需要解决的问题有：①虚拟CPU的正确运行虚拟CPU正确运行的关键是保证虚拟机的指令正确执行且虚拟机不受影响。
彼此之间，即指令的执行结果不改变其他虚拟机的结果状态，主要通过模拟和监控当前运行情况②虚拟CPU调度。
虚拟CPU调度是指VMM确定物理CPU上当前运行的是哪个虚拟CPU，以保证虚拟机之间的隔离、虚拟CPU性能以及公平调度。
虚拟机环境的规划要求是充分利用CPU资源、支持CPU精准分配、性能隔离、考虑虚拟机之间的不对称性、考虑虚拟机之间的依赖关系。
常见的CPU调度算法有BVT、SEDF、CB等。
（2）内存虚拟化VMM通常采用块共享的思想来虚拟化计算机的物理内存。
VMM将机器内存分配给每个虚拟机，并维护机器内存和虚拟机内存之间的分配关系。
这些内存在虚拟机看来是从地址0开始的连续物理地址空间。
内存虚拟化后，内存地址将具有三种类型的地址：机器地址、伪物理地址和虚拟地址。
在X86的内存寻址机制中，VMM可以以页为单位建立虚拟地址和机器地址的映射关系，并利用页权限设置来实现不同虚拟机之间的内存隔离和保护。
为了提高地址转换性能，增加了TLB来实现虚拟地址到物理地址的高效转换，通常采用复合映射的思想，通过MMU半虚拟化和影子页表实现页表虚拟化。
虚拟机监视器的数据无法被虚拟机访问，因此需要隔离机制。
这种隔离机制主要是通过修改来宾操作系统或者段保护来实现的。
内存虚拟化的优化机制包括按需分页、虚拟存储、内存共享等。
(3)I/O虚拟化由于I/O设备高度异构且内部状态难以控制，VMM系统具有充分的能力虚拟化、半虚拟化、软件模拟和直接I/O设备虚拟化等设计思想。
近年来，一些研究人员将I/O虚拟化的研究重点集中在共享网络设备的虚拟化上，并提出将IOVM结构映射到多核服务器平台。
除了增加吞吐量和固有的并行数据流外，结合串行功能和基于数据包的协议，I/O设备还应该考虑传统的PCI兼容的PCIExpre ss硬件并构建相应的总线适配器，以补偿单个主机的影响。
需要驱动程序。
一些研究人员重点研究外部存储虚拟化，提出让存储虚拟化系统的SCSI目标模拟器运行在SAN上，存储目标主机的动态物理信息，并使用映射表的方法来改变SCSI命令地址，使用位图技术来管理可用空间等想法。
存储虚拟化系统应提供逻辑卷大小、各种功能、数据镜像和快照等功能，并兼容集群主机和多种操作系统。
由于带外存储虚拟化可以全面提高存储区域网络的服务质量，并且带外虚拟化与带内虚拟化相比具有性能高、可扩展性好的优点，通过使用顺序操作，重做日志和日志完整性认证，设计基于关系模型的盘内虚拟化元数据组织方法，可以形成一致、持久的带外虚拟化系统。
1.3虚拟化管理虚拟化管理主要指多虚拟机系统的管理，是指在多计算系统的抽象表示的基础上，根据自身的资源配置来构建虚拟计算系统，主要包括虚拟机动态迁移技术和虚拟化技术。
机器管理技术。
(1)虚拟机之间的迁移使用虚拟化作为管理现有资源并提高其在网络计算中的使用的手段，通过构建分布式和可重新配置的虚拟机并在需要时在物理服务器运行时进行迁移。
通过移动代理技术、分布式虚拟机等提高资源利用率和服务可用性，通过寻找最优服务策略迁移到可重构、分布式虚拟机上。
为了将虚拟机上运行的操作系统和应用程序从一个物理节点迁移到另一个运行节点，同时保持来宾操作系统和应用程序不间断，一些研究人员提出了以数据为中心的迁移虚拟操作，使得用户的操作环境能够为实现远程迁移和无缝重构，一些研究人员还提出了程序执行环境的动态按需配置机制。
在跨物理服务器迁移虚拟机并执行自动化虚拟服务器管理时，必须考虑高水平的服务质量要求和资源管理成本。
一些研究人员提出了由虚拟机管理程序控制的方法，支持网络上移动IP虚拟机的直接迁移，允许虚拟机实时迁移其分布式计算资源，从而提高迁移性能，减少网络恢复延迟，并提供高可靠性和容错能力。
一些研究机构通过设计通用的硬件抽象层，实现多个虚拟机的迁移，为移动设备提供高性能的执行环境。
迁移到虚拟机的步骤通常包括启动迁移、内存迁移、虚拟机冻结和虚拟机恢复运行。
(2)虚拟机管理对于多个虚拟机来说，一个很重要的方面就是减少用户对动态、复杂的物理设备的管理和维护，通过软件和工具来实现任务管理。
目前典型的多虚拟机服务器管理软件是VirtualInfrastructure，它通过VirtualCenter管理服务器的虚拟机池，通过VMotion完成虚拟机迁移，通过VMFS管理多虚拟机文件系统。
其次，Parallax是Xen的多虚拟机管理器。
它通过消除写共享、改进客户端缓存和使用模板来构建整个系统，并且还使用快照和写时复制机制来实现块级共享并使用副本来保证可用性。
hypervisor直接控制parallax使用的物理磁盘，它运行物理设备驱动程序并为VDI虚拟磁盘映像的本地虚拟机提供公共块接口。
2虚拟化在生产信息化中的应用2.1虚拟化在生产信息化中的应用框架当今的制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、集成化、网络化、信息化、智能化方向发展，在这种趋势下，许多先进制造技术和先进制造模式得到了发展。
出生。
这些先进制造技术和先进制造模式需要现有的IT基础设施来提供更高水平的数据处理。
因此，必须建立面向虚拟化的资源分配架构，提供以客户驱动的服务管理和风险计算管理、面向服务水平协议（SLA）的资源分配体系。
虚拟化主要用于IT集中管理、应用集成、工业控制、虚拟制造等。
在生产信息化方面。
最底层是制造企业的虚拟计算机资源池（VirtualCluster），由若干台物理服务器（PhysicsMachine）组成，每台物理服务器运行虚拟化软件（VMM），虚拟化软件在虚拟机中运行各种任务（VMS）。
计算机资源池为IT环境提供集中化、运行自动化和资源优化功能，并可快速部署向导和虚拟机模板。
虚拟数据资源池中的虚拟机封装了各类客户操作系统（GuestOS）以及运行在其上的数据层和服务层应用程序（App），形成一个完整的系统，与表现层协同开发生产，提供给用户具有多种形式的数据处理和显示功能。
在图1的框架中，虚拟计算资源池的动态资源调度（DRS）模块可以持续监控跨物理机的资源利用率，并根据反映业务需求和变化的资源优先级的预定规则跨多个虚拟机进行调度。
机器。
在制造业信息化中，IT集中管理、应用集成、工业控制、虚拟生产等各种应用需求将以各种服务的形式封装在虚拟机中，如生产任务协作服务、资源管理服务、信息服务等。
接入服务、WWW服务、工业控制服务、应用系统集成服务、数据处理服务、高性能计算服务、工具集服务等，而支持所有应用需求的数据库也被虚拟化封装机器，如企业模型数据库、生产资源数据库、产品模型数据库、专业知识库、用户信息库等虚拟化的独特优势可以确保所有虚拟机中的关键服务持续可靠地运行。
2.2虚拟化在生产信息化应用框架中的作用虚拟化在生产信息化中最重要的应用包括：
虚拟化有哪些应用？
虚拟化技术在现代计算中发挥着重要作用。它通过模拟计算机的硬件或软件资源，允许多个操作系统或应用程序在同一物理硬件上运行，从而提高资源利用率和灵活性。
当谈到虚拟化应用时，有许多不同的软件工具和解决方案。
例如，OpenfilerNAS和SAN可以实现网络附加存储功能，使数据存储和访问更加方便和高效。
Opsview监控工具可以实时监控虚拟机的运行状态，保证系统的稳定性和安全性。
此外，Cacti网络绘图工具也是常用的虚拟化工具，可以帮助网络管理员轻松管理网络设备，提高网络性能和可靠性。
M0n0wall防火墙为虚拟环境提供强大的网络安全防护。
虚拟化技术也广泛应用于各种场景，例如计算机克隆工具WebGUICMS、BitNamiWordPress和FOG。
这些工具不仅提高了工作效率，还简化了IT管理流程。
虚拟化技术主要分为两类：半虚拟化和全虚拟化。
半虚拟化修改客户操作系统，使其相信自己运行在虚拟环境中，从而实现与虚拟机管理程序的良好配合并提高性能。
相比之下，操作系统层虚拟化直接在操作系统层面实现虚拟化功能，而不需要独立的Hypervisor层。
这种方法的优点是提供更高的速度性能并且更方便管理。
桌面虚拟化技术更贴近用户使用场景。
它可以集中备份和管理分散的办公环境，减少端点维护工作，提高安全性。
桌面虚拟化还允许一个人拥有多个桌面环境或多人共享同一个桌面环境，从而降低许可成本。
最后，硬件虚拟化技术，例如英特尔虚拟化技术（IVT），通过硬件支持加速虚拟化软件的执行，提高虚拟机的性能。
